EP0226140A2 - Method and apparatus for the combustion of solid fuels in a circulating fluidized bed - Google Patents
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- EP0226140A2 EP0226140A2 EP86116899A EP86116899A EP0226140A2 EP 0226140 A2 EP0226140 A2 EP 0226140A2 EP 86116899 A EP86116899 A EP 86116899A EP 86116899 A EP86116899 A EP 86116899A EP 0226140 A2 EP0226140 A2 EP 0226140A2
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- F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
- F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
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Definitions
- this object is achieved in that at least a portion of the separated ash is returned to the fluidized bed reactor at a temperature in the range between 20 and 250 ° C., the temperature in the fluidized bed reactor is measured at at least one point and the at least one recycled ash portion is dependent is controlled by the temperature measured in the fluidized bed reactor.
- the device according to the invention for performing this method is defined in claim 11.
- the invention eliminates the hot gas cyclones and furnace bores necessary in known processes, and on the one hand the fluidized bed coolers specially used to cool the ashes are superfluous, and on the other hand, proven and cheap shell boilers can be used even in the low power range below 50 MW th .
- a large water chamber flue tube boiler or a water tube boiler can be installed directly downstream of the actual fluidized bed reactor, for example directly on top.
- the majority of the returned ash is obtained from a dust separation system downstream of the cooling surfaces, i.e. in the cold part of the plant.
- the amount of ash recovered and recycled from the dust separators can be easily regulated so that the optimum temperatures in the fluidized bed for combustion and pollutant reduction are maintained.
- An essential prerequisite for problem-free regulation of the optimal temperatures by returning cold ashes is that the fire or reactor space remains completely or at least predominantly uncooled.
- a further development of the invention provides that the separated ash is temporarily stored and one of the Amount of ash dependent on fuel quality is stored out of the intermediate store and returned to the fluidized bed reactor.
- the flue gas leaves the uncooled fluidized-bed chamber 2 essentially without deflection, flows inside a flue gas cooler 6 designed as a large-volume smoke-tube boiler or water-tube boiler, initially vertically upwards, and only gives a first part of its heat outside the fluidized-bed chamber 2 Cooling surfaces 8 from.
- a flue gas cooler 6 designed as a large-volume smoke-tube boiler or water-tube boiler, initially vertically upwards, and only gives a first part of its heat outside the fluidized-bed chamber 2 Cooling surfaces 8 from.
- a downstream pipe bend or the like serving as a flue gas deflector 12.
- the flue gas is subsequently deflected by 180 ° and then flows vertically downwards again through a second stage of the flue gas cooler 6, whereby it emits a further part of its heat to cooling surfaces 9.
- the flue gas leaving the flue gas cooler 6 arrives in a falling stream in a dust separator 14 which e.g. is designed as an electrical or bag filter and its flue gas contact surfaces 6 can have a coating of catalytically active material for additional separation of pollutants.
- a dust separator 14 which e.g. is designed as an electrical or bag filter and its flue gas contact surfaces 6 can have a coating of catalytically active material for additional separation of pollutants.
- the amount of ash removed from the conveyor system 24 is regulated in the invention as a function of the temperature in the combustion chamber 2.
- the temperature in the combustion chamber is measured via at least one temperature sensor 26, the temperature measurement value is fed to a controller or processor 27 and with a predetermined one Setpoint compared.
- the setpoint input is shown schematically by line 28.
- the setpoint can be entered manually or according to a sequence program.
- the processor output signal controls the dosing device 30 and thus the returned amount of relatively cold ash via a line 40.
- the metering device 30 is set so that preferably 0.5 to 3 kg ash / s per MW of combustion output are returned to the combustion chamber 2.
- the described system for controlling the ash return works in principle as follows: If the combustion chamber temperature (26) rises above the setpoint (28) for any reason, the amount of ash flow returned from the dust separation system is increased. This recycled ash, which has already been discharged from the combustion chamber at least once, is so fine that when it is supplied again to the combustion chamber, it leaves it again, whereby it can absorb heat and transport it from the combustion chamber to the cooling surfaces. As a result, the furnace temperature drops.
- a flue gas deflector 13 is arranged in the flow direction of the flue gas between the flue gas cooler 6 and the dust separator 14 in the modified combustion system according to FIG 21 has.
- Ash stored in the hopper 17, metered by a metering device 31 can be discharged through the line 21 into the conveyor system 24 designed as a collecting line.
- the dust separator 14 shown in FIG. 2 has two separating funnels 16 with associated separating lines 20 which feed partial quantities of ash into the conveyor system 24 via metering devices 30a and 30b.
- the metering devices 30a and 30b can preferably be controlled by the processor 27 via separate signal paths 40a and 40b.
- the metering device 31 is controlled via a control line 44.
- the volume of the total ash supply available on the cold side of the combustion circuit increases, so that greater fluctuations in the heat load can be compensated for by better metering of the ash quantities and different ash temperatures.
- ashes of different grain sizes are available, which can be used as an additional control variable due to their different time in the combustion chamber.
- the temperature of the ashes drawn off via the lines 20 from the separating funnels 16 is approximately 100 ° C. to 250 ° C., while the temperature of the ashes from the deflection 13 can be higher.
- a metering device 32 is arranged, which can be controlled by the processor 27 via a line 42 with a control signal for setting the flow rate.
- the flue gas after leaving the fluidized bed reactor 1 and before entering the cooler 7, a deflection 13 ', which is equipped with a separating funnel 18 and an ash return line 22.
- the flue gas gives off a first part of its heat to cooling surfaces 10 in the initially falling stream.
- a flue gas deflector 13 ' At the lower end of the flue gas cooler 7, a flue gas deflector 13 'is arranged, in which the flue gas is deflected by approximately 180 °, so that it subsequently releases a further part of its sensible heat to cooling surfaces 11 of the flue gas cooler 7 in the now increasing gas flow, whereupon it follows further deflection, flows through a dust separator 14 corresponding to FIG. 2.
- a further separating funnel 19 with ash return line 23, metering device 33 and control line 43 is assigned to the flue gas deflection 13 ⁇ .
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von festen Brennstoffen in einem Wirbelschichtreaktor mit zirkulierender Wirbelschicht, wobei der Verbrennungsablauf durch Zuführen von sauerstoffhaltigem Gas, insbesondere von Luft, in wenigstens zwei Stufen und in unterschiedlichen Höhen des Wirbelschichtreaktors beeinflußt wird, Verbrennungswärme über Kühlflächen abgeführt wird, Verbrennungsprodukte, enthaltend Asche und Abgas, aus dem Wirbelschichtreaktor ausgetragen, Asche aus den Verbrennungsprodukten abgeschieden und nachfolgend in den Wirbelschichtreaktor wenigstens teilweise zurückgeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for burning solid fuels in a fluidized bed reactor with a circulating fluidized bed, the combustion process being influenced by supplying oxygen-containing gas, in particular air, in at least two stages and at different heights of the fluidized bed reactor, combustion heat being dissipated via cooling surfaces, combustion products , containing ash and exhaust gas, discharged from the fluidized bed reactor, ash separated from the combustion products and subsequently at least partially returned to the fluidized bed reactor. The invention further relates to a device for performing this method.
Zur Zeit gibt es zwei grundlegende Verfahren zum Verbrennen kohlenstoffhaltiger Materialien in der Schwebe unter Abführen von Verbrennungswärme durch Kühlflächen: (1) Die Wirbelschichtfeuerung mit "stationärer" Wirbelschicht, bei der eine vergleichsweise dichte, das Wirbelbett bildende "Schicht" durch einen deutlichen Dichtesprung vom darüberliegenden, praktisch feststofffreien Gasraum getrennt ist, und (2) das Arbeiten mit einer "zirkulierenden" Wirbelschicht, bei dem der aus dem Wirbelschichtreaktor ausgetragene Feststoff in einem Abscheider vom Rauchgas getrennt und vollständig über eine Rückführleitung in den Wirbelschichtreaktor zurückgeführt wird, während überschüssiger Feststoff abgezogen wird. Mit der stationären Wirbelschicht sind in den meisten Fällen die heutigen Auflagen zur Reinhaltung der Luft nicht mehr einhaltbar. Bekannte, hinsichtlich der Reinhaltung der Luft an sich günstigere Verfahren mit zirkulierenden Wirbelschichten können bei wirtschaftlich vertretbarem Aufwand nur im Leistungsbereich oberhalb von etwa 50 MWth eingesetzt werden.There are currently two basic methods for burning carbon-containing materials in suspension while removing combustion heat through cooling surfaces: (1) Fluidized-bed firing with a "stationary" fluidized bed, in which a comparatively dense "bed" forming the fluidized bed by a clear density jump from the overlying one , practically solid-free gas space is separated, and (2) working with a "circulating" fluidized bed, in which the solid discharged from the fluidized bed reactor is separated from the flue gas in a separator and is completely returned to the fluidized bed reactor via a return line, while excess solid is drawn off . With the stationary fluidized bed, today's requirements for keeping the air clean can no longer be met. Known processes with circulating fluidized beds, which are generally cheaper in terms of keeping the air clean, can only be used in economically justifiable expenditure in the power range above about 50 MW th .
Aus dem Deutschen Patent 25 39 546 ist ein Verfahren zum Verbrennen fester Brennstoffe in einer zirkulierenden Wirbelschicht bekannt, bei dem die Anpassung an den jeweiligen Leistungsbedarf dadurch erfolgt, daß die Kühlflächen zumindest im Reaktorraum und gegebenenfalls auch in einem nachgeordneten Fließbettkühler angeordnet sind. Zwecks Beeinflussung des Wärmeüberganges wird an die Kühlflächen oberhalb einer Sekundärgaszuführung eine mittlere Suspensionsdichte von 15-100 kg/m³ durch Einstellen der Fluidisierungs- und Sekundärgasmenge geschaffen und die Verbrennungswärme überwiegend mittels der oberhalb des Sekundärgaszuführung innerhalb des freien Reaktorraumes befindlichen Kühlflächen abgeführt. Durch diese Verfahrensweise sollen (a) eine für zirkulierende Wirbelschichten charakteristische Temperaturkonstanz im gesamten Zirkulationssystem, (b) eine gleichmäßige Verbrennung bei geringer Stickoxidentwicklung und (c) eine rasche und gute Verteilung des eingetragenen kohlenstoffhaltigen Materials erreicht werden. Die Anpassung an schwankenden Leistungsbedarf geschieht durch Regelung der Verbrennungsleistung über die Suspensionsdichte im oberen Reaktorabschnitt, und zwar durch Änderung der Fluidisierungs- und Sekundärgasmengen.From the
Eine großtechnische Anwendung der zirkulierenden Wirbelschicht als Mittel zur Verbrennung fester Brennstoffe konnte für den Leistungsbereich unterhalb von etwa 50 MWth bisher nicht realisiert werden, da der erforderliche Umgang mit heißer, zu rezirkulierender Asche zu aufwendig erschien, eine für Kleinanlagen verhältnismäßig aufwendige Feuerraumkühlung notwendig ist und bewährte einfache Heizflächensysteme, wie Großwasserraum- oder Steilrohr-Kessel o.ä. nicht eingesetzt werden konnten; schließlich waren auch der regelungstechnische Aufwand und die Anforderungen an das Betriebspersonal relativ hoch.A large-scale application of the circulating fluidized bed as a means of burning solid fuels has so far not been possible for the power range below about 50 MW th , since the required handling of hot ashes to be recirculated appeared too complex, a relatively complex combustion chamber cooling is necessary for small plants and proven simple heating surface systems, such as large water room or steep tube boilers or similar could not be used; after all, the control effort and the demands on the operating personnel were also relatively high.
Davon ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens zu schaffen, denen die vorerwähnten Nachteile nicht anhaften und mit denen sich optimale Verbrennungsbedingungen in einem erweiterten Leistungsbereich, insbesondere unterhalb von etwa 50 MWth mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand einstellen lassen.Proceeding from this, the invention has for its object to provide the method of the type mentioned and an apparatus for performing this method, which do not have the aforementioned disadvantages and with which optimal combustion conditions in an extended performance range, in particular below about 50 MW th with economically justifiable effort.
Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine Teilmenge der abgeschiedenen Asche bei einer Temperatur im Bereich zwischen 20 und 250°C in den Wirbelschichtreaktor zurückgeführt, die Temperatur im Wirbelschichtreaktor an wenigstens einer Stelle gemessen und die wenigstens eine rückgeführte Asche-Teilmenge in Abhängigkeit von der im Wirbelschichtreaktor gemessenen Temperatur geregelt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens ist im Anspruch 11 definiert.In procedural terms, this object is achieved in that at least a portion of the separated ash is returned to the fluidized bed reactor at a temperature in the range between 20 and 250 ° C., the temperature in the fluidized bed reactor is measured at at least one point and the at least one recycled ash portion is dependent is controlled by the temperature measured in the fluidized bed reactor. The device according to the invention for performing this method is defined in
Durch die Erfindung entfallen die bei bekannten Verfahren notwendigen Heißgaszyklone und Feuerraumberohrungen, und es werden einerseits die zur Kühlung der Asche speziell eingesetzten Fließbettkühler überflüssig, und andererseits können selbst im niedrigen Leistungsbereich unterhalb von 50 MWth bewährte und billige Großwasserraumkessel eingesetzt werden. Ein Großwasserraum-Rauchrohrkessel oder ein Wasserrohrkessel kann dem eigentlichen Wirbelschichtreaktor unmittelbar nachgeschaltet, beispielsweise direkt aufgesetzt werden.The invention eliminates the hot gas cyclones and furnace bores necessary in known processes, and on the one hand the fluidized bed coolers specially used to cool the ashes are superfluous, and on the other hand, proven and cheap shell boilers can be used even in the low power range below 50 MW th . A large water chamber flue tube boiler or a water tube boiler can be installed directly downstream of the actual fluidized bed reactor, for example directly on top.
Der überwiegende Teil der zurückgeführten Asche wird aus einem den Kühlflächen nachgeschalteten, also im kalten Teil der Anlage angeordneten Staubabscheidesystem gewonnen. Die aus den Staubabscheidern gewonnene und rückgeführte Aschemenge läßt sich problemlos so regeln, daß die für die Verbrennung und Schadstoffreduzierung optimalen Temperaturen im Wirbelbett aufrechterhalten werden. Eine wesentliche Voraussetzung für eine problemlose Regelung der optimalen Temperaturen durch Rückführung kalter Asche liegt darin, daß der Feuer- bzw. Reaktorraum ganz oder zumindest überwiegend ungekühlt bleibt.The majority of the returned ash is obtained from a dust separation system downstream of the cooling surfaces, i.e. in the cold part of the plant. The amount of ash recovered and recycled from the dust separators can be easily regulated so that the optimum temperatures in the fluidized bed for combustion and pollutant reduction are maintained. An essential prerequisite for problem-free regulation of the optimal temperatures by returning cold ashes is that the fire or reactor space remains completely or at least predominantly uncooled.
Um die optimalen Verbrennungsbedingungen über einen großen Lastbereich insbesondere unterhalb von 50 Mwth und bei Einsatz fester Brennstoffe in einem breiten Qualitätsbereich, einschließlich Ballastfeinkohle und Abfallbrennstoffen, leichter einstellen zu können, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die abgeschiedene Asche zwischengespeichert und eine von der Brennstoffbeschaffenheit abhängige Aschemenge aus dem Zwischenspeicher ausgespeichert und in den Wirbelschichtreaktor zurückgeführt wird.In order to be able to more easily adjust the optimal combustion conditions over a large load range, in particular below 50 Mw th and when using solid fuels in a wide quality range, including ballast fine coal and waste fuels, a further development of the invention provides that the separated ash is temporarily stored and one of the Amount of ash dependent on fuel quality is stored out of the intermediate store and returned to the fluidized bed reactor.
Der aus dem Staubabscheidesystem zurückgeführte Teil der Asche hat bei Austritt aus dem Staubabscheidesystem eine Temperatur von weniger als 250°C. Der restliche Teil der zurückgeführten Asche kann sich auf höherer Temperatur, im Extremfall sogar auf Wirbelbettemperatur befinden, wenn er durch Umlenkung in einem heißen Teil des Kreislaufs anfällt. Durch mehrfache Umlenkungen und Abscheiden im kalten Teil des Systems steht Asche mit unterschiedlichen Temperaturen bzw. aus als Zwischenspeicher dienenden Vorratsbehältern zur Verfügung. Die Mengenanteile und Temperaturen der rückgeführten Asche können daher vorzugsweise im Rahmen einer automatischen Mengenregelung derart ausgewählt werden, daß die für die Verbrennung und Schadstoffminimierung optimalen Verbrennungstemperaturen eingehalten werden.The part of the ash returned from the dust separation system has a temperature of less than 250 ° C when it emerges from the dust separation system. The remaining part of the returned ash can be at a higher temperature, in extreme cases even at a fluidized bed temperature, if it is generated in a hot part of the circuit by deflection. As a result of multiple deflections and separation in the cold part of the system, ash with different temperatures or from storage containers serving as temporary storage is available. The proportions and temperatures of the recycled ash can therefore preferably be selected in the context of an automatic quantity control in such a way that the optimum combustion temperatures for the combustion and minimization of pollutants are maintained.
Die Rückführung der abgeschiedenen Asche zur Feuerung kann über eine offene oder eine geschlossene Rückführleitung, so u.a. auch pneumatisch oder mittels eines mechanischen Förderers erfolgen.The separated ashes can be returned to the furnace via an open or a closed return line, e.g. also be done pneumatically or by means of a mechanical conveyor.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der drei bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Verbrennungsanlage dargestellt sind.
- Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Verbrennungsanlage nach der Erfindung.
- Fig. 1A ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1 durch den Reaktorraum mit Darstellung der Sekundärgaszuführung.
- Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Verbrennungsanlage ähnlich der jenigen gemäß Fig. 1 mit zusätzlichen Staubabscheidestufen.
- Fig. 3 zeigt eine modifizierte Verbrennungsanlage nach der Erfindung in schematischer Darstellung.
- Fig. 1 shows a schematic representation of an incinerator according to the invention.
- FIG. 1A is a schematic sectional view along the line A - A in FIG. 1 through the reactor space, showing the secondary gas supply.
- FIG. 2 shows a schematic illustration of an incineration plant similar to that according to FIG. 1 with additional dust separation stages.
- Fig. 3 shows a modified incinerator according to the invention in a schematic representation.
In Fig. 1 bis 3 sind alle gleichwirkenden Bauteile mit denselben Bezugsziffern versehen. In allen Ausführungsbeispielen ist ein mit keramischem Material, insbesondere durch Ausmauern ausgekleideter Wirbelschichtreaktor vorgesehen. Der Reaktor- oder Feuerraum 2 ist völlig frei von Kühlflächen und weist einen Anströmboden 3 für Wirbelgas und mindestens eine oberhalb des Anströmbodens 3 in den Feuerraum 2 mündende Sekundärgasleitung 4 sowie eine Feststoffaufgabevorrichung 5 auf. Durch etwa tangentiale Sekundärgaseinführung in Richtung der Pfeile 4a in Fig. 1A in die Wirbelschicht wird ein Drall erzeugt, der die Gas-Feststoff-Suspensionen in eine die Mischung fördernde Drehbewegung versetzt.1 to 3, all components having the same effect are provided with the same reference numbers. In all exemplary embodiments, a fluidized bed reactor is provided which is lined with ceramic material, in particular by lining. The reactor or
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 verläßt das Rauchgas die ungekühlte Wirbelschichtkammer 2 im wesentlichen ohne Umlenkung, strömt innerhalb eines als Großwasserraum-Rauchrohrkessel oder Wasserrohrkessel ausgebildeten Rauchgaskühlers 6 zunächst senkrecht nach oben und gibt erst außerhalb der Wirbelschichtkammer 2 einen ersten Teil seiner Wärme an Kühlflächen 8 ab. Mittels eines nachgeordneten, als Rauchgasumlenker 12 dienenden Rohrbogens o.dgl. wird das Rauchgas nachfolgend um 180° umgelenkt und strömt dann durch eine zweite Stufe des Rauchgaskühlers 6 wieder senkrecht nach unten, wobei es einen weiteren Teil seiner Wärme an Kühlflächen 9 abgibt.1 and 2, the flue gas leaves the uncooled fluidized-
Bei der in Fig. 1 dargestellten einfachsten Ausführungsform der Verbrennungsanlage gelangt das den Rauchgaskühler 6 verlassende Rauchgas in fallendem Strom in einen Staubabscheider 14, der z.B. als Elektro- oder Schlauch-Filter ausgebildet ist und dessen Rauchgasberührungsflächen 6 zur zusätzlichen Abscheidung von Schadstoffen eine Beschichtung aus katalytisch wirkendem Material aufweisen können.In the simplest embodiment of the incineration plant shown in Fig. 1, the flue gas leaving the
Das so gereinigte Rauchgas verläßt den Staubabscheider 14 über eine Rauchgasleitung 15, von der es unmittelbar in den Kamin gelangt. Der in dem Staubabscheider 14 insgesamt abgeschiedene, überwiegend aus Asche bestehende Feststoff sammelt sich in mindestens einem Abscheidetrichter 16, der vorzugsweise als Aschevorratsbehälter oder Zwischenspeicher ausgebildet ist. Die im Abscheidetrichter 16 zwischengespeicherte Asche hat durch Kühlung im Kühler 6 eine für den Eintrag in den Reaktorraum geeignete Temperatur im Bereich unterhalb von 250°C erreicht. Sie wird durch mindestens eine an den Abscheidetrichter 16 unten ansetzende Ascheabscheideleitung 20 und eine Dosiervorrichtung 30 einem mit der Feststoffaufgabevorichtung 5 verbundenen Fördersystem 24 aufgegeben, an dem auch ein Austrag 25 für Überschußasche vorgesehen ist. Der Rückführleitung 24 können auch alle anderen der Feuerung zuzuführenden Materialien, nämlich die Brennstoffe und ggfs. Additive zur Schadstoffminderung, z.B. Kalk, aufgegeben werden. Diese Stoffe bilden gemeinsam innerhalb des Feuerraumes 2 des Wirbelschichtreaktors ein sogenanntes ausgedehntes Bett.The flue gas cleaned in this way leaves the
Die dem Fördersystem 24 aufgegebene Menge an abgeschiedener Asche wird bei der Erfindung geregelt in Abhängigkeit von der Temperatur im Feuerraum 2. Zu diesem Zweck wird die Temperatur im Feuerraum über wenigstens einen Temperaturfühler 26 gemessen, der Temperaturmeßwert einem Regler oder Prozessor 27 zugeführt und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Die Sollwerteingabe ist schematisch durch die Leitung 28 dargestellt. Der Sollwert kann von Hand oder nach einem Ablaufprogramm automatisch eingegeben werden. Das Prozessorausgangssignal steuert über eine Leitung 40 die Dosiervorrichtung 30 und damit die rückgeführte Menge an relativ kalter Asche. Je nach Heizwert, Wärmebelastung der Verbrennungsanlage und Temperatur der rückgeführten Asche wird die Dosiervorrichtung 30 so eingestellt, daß vorzugsweise 0,5 bis 3 kg Asche/s pro MW Feuerungsleistung in den Feuerraum 2 rückgeführt werden.The amount of ash removed from the
Das beschriebene System zur Regelung der Ascherückführung arbeitet prinzipiell wie folgt: Steigt die Feuerraumtemperatur (26) aus irgendwelchen Gründen über den Sollwert (28), so wird die Menge des aus dem Staubabscheidesystem rückgeführten Aschestromes gesteigert. Diese rückgeführte Asche, die schon mindestens einmal aus dem Feuerraum ausgetragen wurde, ist so fein, daß sie bei erneuter Zufuhr zum Feuerraum denselben wieder verläßt, wobei sie Wärme aufnehmen und aus dem Feuerraum zu den Kühlflächen transportieren kann. Als Folge davon sinkt die Feuerraumtemperatur.The described system for controlling the ash return works in principle as follows: If the combustion chamber temperature (26) rises above the setpoint (28) for any reason, the amount of ash flow returned from the dust separation system is increased. This recycled ash, which has already been discharged from the combustion chamber at least once, is so fine that when it is supplied again to the combustion chamber, it leaves it again, whereby it can absorb heat and transport it from the combustion chamber to the cooling surfaces. As a result, the furnace temperature drops.
Soll die Feuerraumtemperatur erhöht werden, dann wird die rückgeführte Aschemenge entsprechend gedrosselt. Eine Schwankung der Feuerraumtemperatur im Bereich von 850 ± 70°C erscheint für das Verfahren unbedenklich. Dies entspricht einer Schwankung in der rückgeführten Aschemenge von ± 10 %, die von der Regelung nicht ausgeglichen werden muß.If the combustion chamber temperature is to be increased, the amount of ash returned is reduced accordingly. A fluctuation in the combustion chamber temperature in the range of 850 ± 70 ° C appears to be harmless for the process. This corresponds to a fluctuation in the returned ash quantity of ± 10%, which does not have to be compensated for by the control.
Im Unterschied zur Fig. 1 ist bei der abgewandelten Verbrennungsanlage gemäß Fig. 2 in Strömungsrichtung des Rauchgases zwischen dem Rauchgaskühler 6 und dem Staubabscheider 14 eine Rauchgasumlenkung 13 angeordnet, die den fallenden Rauchgasstrom nach oben umlenkt und in ihrem unteren Bereich einen Abscheidetrichter 17 mit nachgeordneter Ascheabscheideleitung 21 aufweist. Durch die Leitung 21 kann im Trichter 17 gespeicherte Asche, dosiert durch eine Dosiervorrichtung 31, in das als Sammelleitung ausgebildete Fördersystem 24 abgegeben werden. Der in Fig. 2 gezeigte Staubabscheider 14 hat zwei Abscheidetrichter 16 mit zugehörigen Abscheideleitungen 20, die über Dosiervorrichtungen 30a und 30b Ascheteilmengen in das Fördersystem 24 leiten. Die Dosiervorrichtungen 30a und 30b sind vom Prozessor 27 vorzugsweise über getrennte Signalwege 40a und 40b steuerbar. Die Dosiervorrichtung 31 wird über eine Steuerleitung 44 gesteuert. Mit den zusätzlichen Abscheidetrichtern erhöht sich das Volumen des ingesamt verfügbaren Aschevorrats auf der kalten Seite des Verbrennungskreislaufs, so daß stärkere Schwankungen der Wärmebelastung durch bessere Dosierung der Aschemengen und unterschiedliche Aschetemperaturen kompensiert werden können. Außerdem steht so Asche unterschiedlicher Körnung zur Verfügung, die, bedingt durch ihre unterschiedliche Aufenthaltszeit im Feuerraum, als zusätzliche Regelgröße herangezogen werden kann. Die Temperatur der über die Leitungen 20 aus den Abscheidetrichtern 16 abgezogenen Asche beträgt etwa 100°C bis 250°C, während die Temperatur der Asche aus der Umlenkung 13 höher liegen kann.In contrast to FIG. 1, a
In der Ascherückführleitung 22 für ungekühlte, also heiße Asche ist ebenso wie in den anderen Rückführleitungen eine Dosiervorrichtung 32 angeordnet, die vom Prozessor 27 über eine Leitung 42 mit einem Steuersignal zur Einstellung des Mengenstroms steuerbar ist.In the
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 passiert das Rauchgas nach Verlassen des Wirbelschichtreaktors 1 und vor Eintritt in den Kühler 7, eine Umlenkung 13′, die mit einem Abscheidetrichter 18 und einer Ascherückführleitung 22 ausgestattet ist. Im Rauchgaskühler 7 gibt das Rauchgas im zunächst fallenden Strom einen ersten Teil seiner Wärme an Kühlflächen 10 ab. Am unteren Ende des Rauchgaskühlers 7 ist eine Rauchgasumlenkung 13˝ angeordnet, in der das Rauchgas um etwa 180° umgelenkt wird, so daß es nachfolgend im nunmehr steigenden Gasstrom einen weiteren Teil seiner fühlbaren Wärme an Kühlflächen 11 des Rauchgaskühlers 7 abgibt, worauf es, nach weiterer Umlenkung, einen der Fig. 2 entsprechenden Staubabscheider 14 durchströmt.In the embodiment shown in FIG. 3, the flue gas after leaving the
Der Rauchgasumlenkung 13˝ ist ein weiterer Abscheidetrichter 19 mit Ascherückführleitung 23, Dosiervorrichtung 33 und Steuerleitung 43 zugeordnet.A further separating
Die Ascheabscheideleitungen 20, 22 und 23 münden in das (Rück) Fördersystem 24, wobei die Temperatur der Asche in den Abscheideleitungen 20 (kalte Seite) etwa 100°C bis 250°C, in der Ascheabscheideleitung 23 etwa 400°C bis 600°C und in der Ascheabscheideleitung 22 etwa 700°C bis 850°C beträgt. Der Prozessor 27 ist so programmiert, daß er die Dosiervorrichtungen 30-33 für dosierten Ascheabzug durch die einzelnen Ascheabscheideleitungen zur Aufrechterhaltung der Feuerraumtemperatur in einen gewünschten Solltemperaturbereich steuert.The
In allen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Temperatur in der Wirbelschicht auf etwa 850°C ± 70°C gehalten. Vorzugsweise kalte Asche (im Temperaturbereich zwischen 20 und 250°C) wird durch Rückführung aus stets vorhandenen Staubabscheidern 14 und Umlenkern, z.B. 17, in einer der Feu erungsleistung entsprechenden Menge zurückgeführt. Die Feuer- bzw. Reaktorkammer 2 ist stets ungekühlt, d.h. ohne Wärmetauscheinbauten.In all of the exemplary embodiments described above, the temperature in the fluidized bed is kept at approximately 850 ° C. ± 70 ° C. Cold ash (in the temperature range between 20 and 250 ° C.) is preferably returned to one of the fires by returning
Claims (17)
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine Teilmenge der abgeschiedenen Asche bei einer Temperatur im Bereich zwischen 20 und 250°C in den Wirbelschichtreaktor zurückgeführt, die Temperatur im Wirbelschichtreaktor an wenigstens einer Stelle gemessen und die wenigstens eine rückgeführte Asche-Teilmenge in Abhängigkeit von der im Wirbelschichtreaktor gemessenen Temperatur geregelt wird.1. A method for burning solid fuels in a fluidized bed reactor with a circulating fluidized bed, the combustion process being influenced by supplying oxygen-containing gas, in particular air, in at least two stages and at different heights of the fluidized bed reactor, combustion heat being dissipated via cooling surfaces, containing combustion products Ash and exhaust gas, discharged from the fluidized bed reactor, ash separated from the combustion products and subsequently at least partially returned to the fluidized bed reactor,
characterized by
that at least a portion of the separated ash is returned to the fluidized bed reactor at a temperature in the range between 20 and 250 ° C, the temperature in the fluidized bed reactor is measured at at least one point and the at least one recycled ash portion is regulated as a function of the temperature measured in the fluidized bed reactor .
dadurch gekennzeichnet,
daß ein ungekühlter Reaktorraum (2), wenigstens ein vorzugsweise vertikal durchströmter, mit Kühlflächen (8, 9; 10, 11) versehener Rauchgaskühler (6; 7) und wenigstens ein filternder Staubabscheider (14) in Strömungsrichtung der Verbrennungsprodukte hintereinander angeordnet sind, daß dem Staubabscheider (14) wenigstens ein Speicher (16, 19) zur Zwischenspeicherung der abgeschiedenen Asche zugeordnet ist, daß Mengenstrom-Dosiermittel (30a, 30b, 33) zum Dosieren von dem wenigstens einen Speicher (16, 19) entnommener Asche mit einer Ascherückführleitung (20, 21, 22, 23) verbunden sind, daß wenigstens eine Temperaturmeßeinrichtung (26) zur Messung der Wirbelschichttemperatur an wenigstens einer Stelle des Reaktorraums (2) und Steuermittel (27, 40a, 40b, 41; 42, 43) zum Regeln der in den Feuerraum rückgeführten Menge der Asche in Abhängigkeit von der gemessenen Feuerraumtemperatur vorgesehen sind, wobei die Steuermittel mit der Meßeinrichtung (26) und den Mengenstrom-Dosiermitteln gekoppelt sind.11. Device for burning solid fuels in a fluidized bed reactor (1) with a circulating fluidized bed, comprising a reactor chamber (2) with bottom-side means (3) for supplying fluidized gas for the production of the fluidized bed, means (5) for supplying solid fuels and the circulating fluidized bed in the reactor space, means for discharging combustion products from the reactor space along a predetermined flow path, the flow path including at least one deflection, cooling surfaces (8, 9; 10, 11) for removing combustion heat from the combustion products, separating means (14) for separating ash from the combustion products and ash return means (20, 24) which are connected to the reactor space, for returning ash to the reactor space,
characterized by
that an uncooled reactor chamber (2), at least one preferably vertically flowed, with cooling surfaces (8, 9; 10, 11) provided flue gas cooler (6; 7) and at least one filtering dust separator (14) are arranged one behind the other in the flow direction of the combustion products, that the Dust collector (14) at least one store (16, 19) for temporarily storing the separated ash is assigned to the mass flow metering means (30a, 30b, 33) for metering ash removed from the at least one store (16, 19) with an ash return line (20, 21, 22, 23) that at least one temperature measuring device (26) for measuring the fluidized bed temperature at at least one point in the reactor chamber (2) and control means (27, 40a, 40b, 41; 42, 43) for regulating the temperature in the combustion chamber recycled amount of ash as a function of the measured furnace temperature are provided, the control means being coupled to the measuring device (26) and the mass flow metering means.
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